Устройство для термостатирования саркофага

Устройство предназначено для обеспечения оптимальных температурных условий при длительном хранении объекта в саркофаге. Устройство для термостатирования саркофага содержит корпус с крышкой, блоки первых термомодулей, параллельно-последовательно соединенных между собой, каждый из первых блоков общим электрическим входом соединен с первой линией первого источника постоянного тока, холодными спаями подключен к теплоотводящей радиаторной панели, горячими спаями подключен к нижней стороне первой тепловыравнивающей пластины, верхняя сторона которой подключена к зоне испарения тепловой трубы, первые блоки регулирования температуры, к управляющим входам каждого из которых подсоединены выходы первых датчиков температуры, установленных на радиаторных панелях, и выход от общего первого задатчика температуры, с силовым входом соединен общий электрический выход одного из блоков первых термомодулей, силовой выход соединен со второй линией первого источника постоянного тока. Блоки вторых термомодулей, параллельно-последовательно соединенных между собой, при этом каждый из вторых блоков общим электрическим выходом соединен с первой линией второго источника постоянного тока, холодными спаями подключен к зоне конденсации тепловой трубы, горячими спаями подключен к нижней стороне второй тепловыравнивающей пластины, установленной на внутренней стороне крышки. Вторые блоки терморегулирования, с управляющими входами соединены выходы вторых датчиков температуры, установленных на первых тепловыравнивающих пластинах, и выход от общего второго задатчика температуры, с силовым входом каждого из вторых блоков терморегулирования соединен общий электрический выход одного из блоков вторых термомодулей, а силовой выход каждого второго блока терморегулирования соединен со второй линией второго источника постоянного тока. Устройство позволяет повысить надежность и срок службы. 2 илл.

Полезная модель относится к области устройств, предназначенных для обеспечения оптимальных температурных условий при длительном хранении объекта в саркофаге.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предложенной полезной модели относится термостатирующее устройство, содержащее датчик и задатчик температуры объекта, подключенные через блок сравнения к усилителю, основной исполнительный элемент, дополнительный исполнительный элемент - термобатарею, подключенную через другой усилитель и блок сравнения к датчику и задатчику температуры окружающей среды. Кроме того, устройство содержит дополнительный блок сравнения, входы которого подключены к выходам усилителей, а выход - к входу основного исполнительного элемента (см. авторское свидетельство СССР 555385, Кл. G05D 23/19, опубл. 28.06.1977, 4 с.).

Однако известное изобретение имеет недостаточную надежность и срок службы.

Задачей полезной модели является повышение надежности и срока службы изделия.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для термостатирования саркофага содержит корпус с крышкой, блоки первых термомодулей, параллельно-последовательно соединенных между собой, каждый из первых блоков общим электрическим входом соединен с первой линией первого источника постоянного тока, холодными спаями подключен к теплоотводящей радиаторной панели, горячими спаями подключен к нижней стороне первой тепловыравнивающей пластины, верхняя сторона которой подключена к зоне испарения тепловой трубы, первые блоки регулирования температуры, к управляющим входам каждого из которых подсоединены выходы первых датчиков температуры, установленных на радиаторных панелях, и выход от общего первого задатчика температуры, с силовым входом соединен общий электрический выход одного из блоков первых термомодулей, силовой выход соединен со второй линией первого источника постоянного тока, блоки вторых термомодулей, параллельно-последовательно соединенных между собой, при этом каждый из вторых блоков общим электрическим выходом соединен с первой линией второго источника постоянного тока, холодными спаями подключен к зоне конденсации тепловой трубы, горячими спаями подключен к нижней стороне второй тепловыравнивающей пластины, установленной на внутренней стороне крышки, вторые блоки терморегулирования, с управляющими входами соединены выходы вторых датчиков температуры, установленных на первых тепловыравнивающих пластинах, и выход от общего второго задатчика температуры, с силовым входом каждого из

вторых блоков терморегулирования соединен общий электрический выход одного из блоков вторых термомодулей, а силовой выход каждого второго блока терморегулирования соединен со второй линией второго источника постоянного тока.

Сущность полезной модели поясняется графическим материалом.

На фиг.1 схематично представлен саркофаг с предложенной системой термостатирования, а на фиг.2 дана электрическая блок-схема устройства.

Предложенное устройство содержит корпус 1 с крышкой 2, гермопотолок 3, теплоотводящие радиаторные панели 4, на основании которых размещены по плоскости теплоотводящих спаев блоки последовательно-параллельно соединенных между собой первых полупроводниковых термомодулей 5, реализующих при работе эффект Пельтье.

На тепловыделяющих сторонах термомодулей 5 размещены первые тепловыравнивающие пластины 6, на верхних сторонах которых зонами испарения 7 установлены гравитационные тепловые трубы 8.

Зонами конденсации 9 тепловые трубы 8 подключены к теплоотводящим сторонам блоков последовательно-параллельно соединенных между собой вторых полупроводниковых термомодулей 10, размещенных на нижних сторонах вторых тепловыравнивающих пластин 11, установленных на внутренней поверхности крышки 2 корпуса 1.

В гермопотолке 3 выполнены застекленные окна 12 для подачи световых потоков от источников света (на черт. не показаны) в сеансах демонстрации объекта.

В состав электрической схемы устройства (фиг.2) входят первые источники постоянного тока 13, с одной электрической линией которых соединен общий электрический вход блока термомодулей 5, первые блоки терморегулирования 14, с силовым входом каждого из которых соединен электрический выход одного из блоков первых термомодулей 5, силовой выход соединен с другой линией первого источника постоянного тока 13, с первым управляющим входом соединен выход одного из первых датчиков температуры 15, размещенных на радиаторных панелях 4, а второй управляющий вход соединен с общим выходом первого задатчика температуры 16.

Каждый блок последовательно-параллельно соединенных вторых термомодулей 10 общим электрическим входом соединен с одной линией вторых источников постоянного тока 17, а общим выходом соединен с силовым входом одного из вторых блоков регулирования 18, силовой выход каждого из которых соединен со второй линией источника постоянного тока 17, с первым управляющим входом соединен выход одного из вторых датчиков температуры 19, размещенных на первых тепловыравнивающих пластинах 6, а со вторым управляющим входом соединен общий выход второго задатчика температуры 20.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Вне сеансов демонстрации, когда объект не подвергается освещению, устройство отключено от сети электропитания.

В эти периоды все помещения, в которых установлен саркофаг, все его составные элементы - корпус 1, гермопотолок 3 и сам объект, хранящийся в саркофаге, за счет средств внешнего теплового воздействия (системы кондиционирования) поддерживается при температуре Т _хр, определенной медико-биологическими исследованиями как оптимальная температура длительного хранения забальзамированного человеческого тела.

При сеансах демонстрации потоки световой энергии, подаваемые от внешних источников на объект с целью его освещения, частично отражаются, частично поглощаются поверхностью объекта, преобразуясь в тепловую мощность, которая может обусловить недопустимое повышение температуры тела выше Т _xp.

Для предотвращения перегрева тела подключают к электропитанию предложенную систему термостатирования саркофага.

При подключении блоков первых термомодулей 5 и вторых термомодулей 10 - соответственно к первым 13 и вторым 17 источникам постоянного тока происходит следующее.

Первые термомодули 5, установленные по плоскости холодных спаев на основаниях радиаторных панелей 4, реализуя при работе эффект Пельтье, отводят от панелей 4 тепловую мощность Q₀, обеспечивая понижение их температуры, а по плоскости горячих спаев выделяют тепловую мощность Q ₀+W, подводя ее к нижним сторонам первых тепловыравнивающих пластин 6.

В тепловых трубах 8 циркулирует рабочее вещество (на черт. не показано), претерпевающее при работе труб фазовый переход.

В зонах испарения 7 тепловых труб 8, подключенных к верхним сторонам первых тепловыравнивающих пластин 6, рабочее вещество переходит из жидкого состояния в парообразное под действием тепловой мощности, подводимой первыми термомодулями 5; образующиеся пары рабочего вещества диффундируют вверх в зону конденсации 9, контактирующую с нижней стороной второй тепловыравнивающей пластины 11, обеспечивая перенос в каждой тепловой трубе 8 тепловой мощности

.

Здесь n₁ - количество первых термомодулей в одном блоке;

- холодопроизводительность каждого первого термомодуля 5, Вт;

W₁ - мощность, потребляемая каждым первым термомодулем 5, Вт.

Верхняя сторона второй тепловыравнивающей пластины 11 контактирует с холодными спаями блока вторых термомодулей 10, которые, отводя от пластин 11 тепловую мощность

,

подводят тепловую мощность , т.е.

к внутренней стороне крышки 2 корпуса 1.

Здесь n₂ - количество вторых термомодулей 10 в одном блоке;

- холодопроизводительность каждого второго термомодуля 10, Вт;

W₂ - мощность, потребляемая каждым вторым термомодулем 10, Вт. Тепловые мощности , выделяемые каждым блоком вторых термомодулей 10, вызывают локальные повышения температуры участков крышки 2 саркофага, значения которых определяются из формулы

где - коэффициент теплоотдачи с поверхности крышки 2, зависящий от скорости движения воздуха над крышкой 2, Вт.м ^-2°С;

S_уч - площадь нагретого участка, м²;

Т_пом - температура воздуха в помещении, в котором установлен саркофаг, °С;

Т_ср.уч. - среднее значение температуры по нагретому участку крышки 2 корпуса 1.

В свою очередь, Т_ср.уч определяется по формуле

Суммарная холодопроизводительность всех первых термомодулей 5 при работе предложенной системы термостатирования в процессе сеансов демонстрации объекта определяется из уравнения теплового баланса.

где N₁ - число блоков первых термомодулей 5 на каждой панели;

N₂ - число радиаторных панелей 4.

При установленных медико-биологическими исследованиями оптимальных значениях параметров температурно-влажностного режима хранения объекта на минимальное значение температуры радиаторных панелей 4, посредством которых, в конечном итоге, и осуществляется отвод тепловой мощности от объекта при его освещении, налагается ограничение на нижний предел, определяемый из уравнения:

где - коэффициент теплоотдачи от радиаторов 4 к воздуху в объеме саркофага;

- суммарная теплоотводящая поверхность радиаторных панелей 4.

При строго установленных значениях , и В,

где

В - оптимальное значение относительной влажности воздуха, поддерживаемое в объеме саркофага;

значение температуры радиаторных панелей 4 должно быть не ниже температуры точки росы Т_р, т.е.

Уравнение (З) определяет как температурный уровень режима термостатирования радиаторных панелей 4, так и необходимое значение точности термостатирования

где - устанавливаемое посредством первого задатчика 16 значение режима термостатирования , обеспечиваемое посредством первых блоков терморегулирования 14 в соответствии с сигналами, поступающими от первых датчиков температуры 15, установленных на радиаторных панелях 4;

- точность стабилизации температуры радиаторных панелей 4, при этом должно быть обеспечено

Из приведенного выше описания тепловых процессов, реализующихся в устройстве при функционировании во время сеансов демонстрации, следует, что обеспечение поддержания температуры объекта на уровне Т_хр достигается при реализации строго определенных режимных параметров.

Предварительно посредством первого задатчика 16 устанавливают такое значение опорного сигнала, подаваемого на первый управляющий вход первого блока регулирования 14, при котором значение температурного уровня , определяемого по сигналам от первых датчиков 15 температуры, установленных на радиаторных панелях 4, поступающих на вторые управляющие входы первых блоков регулирования 14, соответствует уравнению (3).

Обеспечивают точность срабатывания первого блока регулирования 14, определяющую колебания температуры радиаторных панелей относительно уровня , в соответствии с уравнениями (И) и (К).

Блоки первых термомодулей 5 в предложенном устройстве должны не только обеспечивать поддержание температуры радиаторных панелей 4 на уровне Т в соответствии с уравнением (3), но и генерировать суммарную холодильную мощность в соответствии с уравнением (Д).

В условиях, когда температура горячих спаев первых термомодулей 5 меняется в широких пределах, выполнение этого требования является проблематичным.

Так как холодильная мощность полупроводниковых термоэлектрических модулей зависит от перепада температур на спаях, то при постоянстве значения температуры холодных спаев термомодулей 5, обеспечение постоянного соответствия величины холодильной мощности заданному значению достигается посредством поддержания температуры

горячих спаев первых термомодулей 5 на постоянном уровне , при котором достигается соблюдение соотношений (Д) и (Е).

В предложенном устройстве при предварительной настройке выявляют такое значение опорного сигнала от второго задатчика 20 температуры, при котором значение температурного уровня , на котором поддерживается температура первых тепловыравнивающих пластин 6, определяемого по сигналам от вторых датчиков температуры 19, установленных на пластинах 6, позволяет обеспечивать соответствие суммарной холодильной мощности всех первых термомодулей 5 уравнениям (Д) и (Е).

После предварительного выполнения вышеописанных операций по установке определенных режимных параметров работы предложенного устройства в виде задания режимов термостатирования и , система термостатирования при функционировании обеспечивает поддержание температуры объекта, хранящегося в саркофаге на уровне Т_хр, при освещении в процессе сеансов демонстрации.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает как высокоточное поддержание охлаждающих радиаторных панелей 4 на температурном уровне, исключающем нежелательное образование росы, так и возможность прецизионного регулирования в широких пределах суммарной холодильной мощности, например, при изменении интенсивности освещения, посредством изменения температуры горячих спаев первых термомодулей 5, а также посредством варьирования на стадии проектирования размерами радиаторов на панелях 4 (см. уравнение (Е)).

В конструкции предложенного устройства отсутствуют какие-либо подвижные элементы, что обеспечивает его длительный срок службы.

Также отсутствует уровень шумов, создаваемый устройством при его функционировании, что является одним из важных показателей его назначения.

Устройство для термостатирования саркофага, содержащее корпус с крышкой, блоки первых термомодулей, параллельно-последовательно соединенных между собой, каждый из первых блоков общим электрическим входом соединен с первой линией первого источника постоянного тока, холодными спаями подключен к теплоотводящей радиаторной панели, горячими спаями подключен к нижней стороне первой тепловыравнивающей пластины, верхняя сторона которой подключена к зоне испарения тепловой трубы, первые блоки регулирования температуры, к управляющим входам каждого из которых подсоединены выходы первых датчиков температуры, установленных на радиаторных панелях, и выход от общего первого задатчика температуры, с силовым входом соединен общий электрический выход одного из блоков первых термомодулей, силовой выход соединен со второй линией первого источника постоянного тока, блоки вторых термомодулей, параллельно-последовательно соединенных между собой, при этом каждый из вторых блоков общим электрическим выходом соединен с первой линией второго источника постоянного тока, холодными спаями подключен к зоне конденсации тепловой трубы, горячими спаями подключен к нижней стороне второй тепловыравнивающей пластины, установленной на внутренней стороне крышки, вторые блоки терморегулирования, с управляющими входами соединены выходы вторых датчиков температуры, установленных на первых тепловыравнивающих пластинах, и выход от общего второго задатчика температуры, с силовым входом каждого из вторых блоков терморегулирования соединен общий электрический выход одного из блоков вторых термомодулей, а силовой выход каждого второго блока терморегулирования соединен со второй линией второго источника постоянного тока.